Modelação numérica da reflexão e do espraiamento em praias e em estruturas marítimas

As preocupações de projetistas na conceção de estruturas marítimas utilizando modelos numéricos como ferramentas de dimensionamento, prendem-se com a sua fiabilidade, tempo de processamento e precisão. Assim, a calibração e validação de modelos numéricos é essencial para os tornar ferramentas úteis para o projeto de obras marítimas. A presente dissertação tem como objetivo a calibração e validação do modelo numérico AMAZON, baseado na teoria da onda em condições de águas pouco profundas, para dois casos de estudo distintos com base em dados de ensaios realizados anteriormente. O primeiro caso consiste no estudo do espraiamento numa praia barra-fossa cujas condições de batimetria, nível da água e condições de agitação marítima inseridas no AMAZON correspondem às de ensaios em modelo físico realizados à escala 1:5 na Universidade Politécnica da Catalunha, Barcelona. Como o modelo utiliza parâmetros que devem ser calibrados, na sua aplicação e exploração realizou-se um estudo de sensibilidade a esses parâmetros. Com base nos resultados do AMAZON, utilizaram-se programas desenvolvidos em MatLab para o cálculo do espraiamento e do coeficiente de reflexão e compararam-se os resultados com os obtidos nos ensaios em modelo físico. Verificou-se que os resultados do AMAZON são bastante próximos dos valores obtidos pelos ensaios. O segundo caso consiste no estudo de uma estrutura conversora de energia das ondas do tipo coluna de água oscilante - OWC-WEC (Oscillating Water Column - Wave Energy Converter), para a qual o modelo AMAZON nunca tinha sido utilizado. Os dados introduzidos no modelo relativos ao perfil da estrutura, nível da água e condições de agitação correspondem aos dos ensaios realizados à escala 1:35 no LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil). Realizou-se um estudo de sensibilidade dos parâmetros do modelo no que respeita à elevação da superfície livre junto e no interior da câmara de água, ao fator de amplificação e ao desfasamento, e compararam-se os resultados com os obtidos nos ensaios em modelo físico. Os resultados do AMAZON constituem um incentivo para a realização e/ou análise de ensaios para diferentes profundidades, aberturas da parede vertical da câmara de água e períodos de onda incidente, que permitam calibração e validação adicionais dos parâmetros do modelo.

Arejamento colateral de águas residuais em sistemas de elevação por parafusos de Arquimedes

O parafuso de Arquimedes, tem como principal função bombear grandes volumes de massas fluídas, nomeadamente águas residuais, quando os desníveis a vencer não são muito elevados. A presente dissertação, tem como objetivo apresentar um estudo exploratório relacionado com este equipamento: desenvolvimento de uma ferramenta analítica (modelo em forma de função matemática) que permita estimar o valor do arejamento associado à elevação de águas residuais, bem como interpretar de uma forma qualitativa a relação entre esse valor e as variáveis de que depende. O estudo foi elaborado tendo, como base teórica, o conhecimento do estado da arte da investigação anterior disponível, relativamente ao fenómeno de transferência de massa gás-liquido. Porém, genericamente, atendendo às imperfeições de muitos modelos teóricos, quando comparados com os resultados práticos, e dado não existirem, ainda, modelos conhecidos sobre as especificidades do caso em estudo, foi objetivo da dissertação utilizar medições in situ em três ETAR (Estação de Tratamento de Águas Residuais), localizadas na área metropolitana de Lisboa, para obter resultados práticos imediatos. Depois de recolhidos os dados de campo, procedeu-se à realização de testes estatísticos, conducentes à obtenção de uma equação de previsão do arejamento fornecido, em função das variáveis independentes que caracterizam a instalação de elevação, podendo, assim, ser a mesma utilizada para estimativas aproximadas em conceção de um sistema de elevação do tipo em estudo. A análise de sensibilidade ajudou a criar massa crítica sobre a forma como os resultados podem ser influenciados pela variação das variáveis independentes. Na fase final desta dissertação, após a análise de resultados e a obtenção da função da estimativa do arejamento, apresentam-se as conclusões explicativas finais, bem como as sugestões consideradas pertinentes acerca de investigações futuras que poderão pormenorizar o estudo agora apresentado, particularmente relativamente a um maior número de dados de tipologias mais diferenciadas.

Avaliação e quantificação da intensidade da agitação marítima em Portugal Continental

A orla costeira Portuguesa apresenta uma considerável faixa exposta ao mar. A observação da erosão costeira, que se têm intensificado ao longo dos últimos anos, leva a uma preocupação crescente com a faixa litoral na costa Portuguesa. A presente dissertação pretende contribuir para o conhecimento necessário para a avaliação do risco de erosão na costa continental portuguesa, através da análise classificação da intensidade da agitação marítima em duas zonas distintas: a orla costeira de Espinho, na costa oeste e a orla costeira da Ria Formosa, na costa sul. Assim, desenvolveram-se e testaram-se índices (ou métodos) de avaliação da “intensidade energética” ou “intensidade da agitação marítima”, em situação de temporal, que se aplicaram aos litorais de Espinho e da Ria Formosa, comparando-se os resultados entre si, com o intuito de selecionar as classes de intensidade energética que possam ser mais adequadas à generalidade da costa continental Portuguesa. Os índices utilizados foram, além da intensidade energética aplicada em Heitor (2013), a intensidade da potência de onda, a intensidade marítima determinada pela quantidade de movimento da onda e a intensidade marítima determinada pela tensão de radiação. Da aplicação dos diferentes índices aos dados do litoral de Espinho conclui-se que os resultados dos quatro métodos estão muito bem correlacionados, sendo as diferenças muito subtis. Não é assim possível concluir, para já, sobre a vantagem ou maior adequação de um método sobre qualquer um dos outros. No entanto, da aplicação dos diferentes métodos aos dados do litoral da Ria Formosa conclui-se que os resultados dos quatro métodos diferem entre si, verificando-se que o método do fluxo de energia (ou da potência de onda) não é o método mais adequado, com fraca correlação com os outros métodos energéticos, estando os restantes três métodos bem correlacionados.

Cenários de impacto de uma eventual pandemia de gripe na população portuguesa : morbilidade, mortalidade e necessidade de cuidados de saúde

RESUMO - Introdução — O presente estudo descreve os cenários de impacto que uma eventual pandemia de gripe poderá ter na população portuguesa e nos serviços de saúde. Trata-se de uma versão actualizada dos cenários preliminares que têm vindo a ser elaborados e discutidos desde 2005. Material e métodos — Os cenários assumem que a pandemia ocorrerá em duas ondas das quais a primeira (taxa de ataque: 10%) será menos intensa do que a segunda (taxas de ataque: 20%, 25% ou 30%). Neste trabalho são descritos apenas os cenários respeitantes à situação mais grave (taxa de ataque global = 10% + 30%). A elaboração dos cenários utilizou o método proposto por Meltzer, M. I., Cox, N. J. e Fukuda, K. (1999) mas com quase todos os parâmetros adaptados à população portuguesa. Esta adaptação incidiu sobre: 1. duração da pandemia; 2. taxa de letalidade; 3. percentagem da população com risco elevado de complicações; 4. percentagem de doentes com suspeita de gripe que procurará consulta; 5. tempo entre o início dos sintomas e a procura de cuidados; 6. percentagem de doentes que terá acesso efectivo a antiviral; 7. taxa de hospitalização por gripe e tempo médio de hospitalização; 8. percentagem de doentes hospitalizados que necessitarão de cuidados intensivos (CI) e tempo de internamento em CI; 9. efectividade de oseltamivir para evitar complicações e morte. Resultados — Os cenários correspondentes à situação mais grave (taxa de ataque global: 10% + 30%) são apresentados sem qualquer intervenção e, também, com utilização de oseltamivir para fins terapêuticos. Os resultados sem intervenção para o cenário «provável» indicam: • número total de casos — 4 142 447; • número total de indivíduos a necessitar de consulta — 5 799 426; • número total de hospitalizações — 113 712; • número total de internamentos em cuidados intensivos — 17 057; • número total de óbitos — 32 051; • número total de óbitos, nas semanas com valor máximo — 1.a onda: 2551, 2.a onda: 7651. Quando os cenários foram simulados entrando em linha de conta com a utilização de oseltamivir (considerando uma efectividade de 10% e 30%), verificou-se uma redução dos valores dos óbitos e hospitalizações calculados. O presente artigo também apresenta a distribuição semanal, no período de desenvolvimento da pandemia, dos vários resultados obtidos. Discussão — Os resultados apresentados devem ser interpretados como «cenários» e não como «previsões». De facto, as incertezas existentes em relação à doença e ao seu agente não permitem prever com rigor suficiente os seus impactos sobre a população e sobre os serviços de saúde. Por isso, os cenários agora apresentados servem, sobretudo, para fins de planeamento. Assim, a preparação da resposta à eventual pandemia pode ser apoiada em valores cujas ordens de grandeza correspondem às situações de mais elevada gravidade. Desta forma, a sua utilização para outros fins é inadequada e é vivamente desencorajada pelos autores.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.